Сегнетоелектричний запам’ятовуючий пристрій

Сегнетоелектричний запам'ятовуючий пристрій, що містить числові шини, розрядні шини, матрицю сегнетоелектричних запам'ятовуючих конденсаторів, підсилювачі зчитування, числові ключі, розрядні ключі, контролер/дешифратор, 3 37367 4 між числовими та розрядними шинами, яка скланапіввибраних запам'ятовуючи х конденсаторах, дає третину напруги поляризації, що спричиняє внаслідок затримки зняття половинної напруги часткову деполяризацію цих конденсаторів, особполяризації на невибраних розрядних шинах, буде ливо, при підвищеній робочій температурі, коли складати додатню та від'ємну амплітуди половинкоерцитивне поле петлі діелектричного гістерезису ної напруги поляризації, змінюючи поляризацію сегнетоелектричної плівки зменшується, і тому сегнетоелектричної плівки за частковим циклом третина напруги поляризації може його перевищипетлі діелектричного гістерезису в прямому та ти та деполяризувати сегнетоелектричну плівку, і зворотному напрямку, що в результаті не привозаписана інформація може бути зруйнована. дить до деполяризації напіввибраних запам'ятоЗчитування інформації здійснюється шляхом вуючих конденсаторів. подачі повної напруги переполяризації на вибрану Таким чином, надійність сегнетоелектричного числову шину та знімання заряду переполяризації запам'ятовуючого пристрою підвищиться, тому що запам'ятовуючи х конденсаторів через розрядні в любий момент часу при запису інформації нашини на чутливі підсилювачі. пруга на електродах невибраних запам'ятовуючих Недоліками такого пристрою також є низька конденсаторів не буде перевищува ти четверту надійність, внаслідок часткової деполяризації нечастину напруги поляризації і не приведе до деповибраних та напіввибраних запам'ятовуючи х конляризації сегнетоелектричної плівки та руйн ування денсаторів третинами напруги поляризації, що при записаної інформації. По-друге, надійність сегнебагаторазових циклах запису та розширеному діатоелектричного запам'ятовуючого пристрою підпазоні робочих температур може привести до руйвищиться ще й тому, що поляризація напіввибранування записаної інформації. них запам'ятовуючих конденсаторів, що була В основу корисної моделі поставлена задача зменшена під дією половинної напруги поляризації удосконалити відомий сегнетоелектричний запав прямому напрямку, буде відновлена під дією м'ятовуючий пристрій шляхом введення двох клюполовинної напруги поляризації в зворотному начів-дільників та схеми затримки, за рахунок чого прямку. Крім того, діапазон робочих температур зменшується часткова деполяризація невибраних сегнетоелектричного запам'ятовуючого пристрою та напіввибраних запам'ятовуючих конденсаторів буде розширено, тому що четверта частина напрупри запису інформації, що забезпечує підвищення ги поляризації на електродах невибраних запам'я надійності та розширення діапазону робочих темтовуючи х конденсаторів не буде перевищува ти ператур пристрою. зменшене під дією підвищеної температури коерПоставлена задача вирішується тим, що в сегцитивне поле сегнетоелектричної плівки і не принетоелектричному запам'ятовуючому пристрої, що веде до руйнування записаної інформації при підмістить числові шини, розрядні шини, матрицю вищеній робочій температурі. сегнетоелектричних запам'ятовуючи х конденсатоНа Фіг.1 приведено приклад схеми сегнеторів, підсилювачі зчитування, числові ключі, розряелектричного запам'ятовуючого пристрою. дні ключі, контролер/дешифратор, причому кожен На Фіг.2 приведені часові діаграми сигналів сегнетоелектричний запам'ятовуючий конденсатор при роботі сегнетоелектричного запам'ятовуючого включений між числовою та розрядною шинами, пристрою. числові шини підключені до виходів числових клюПриклад конкретного виконання сегнетоелектчів, входи яких зв'язані з виходами контролеричного запам'ятовуючого пристрою ілюструє прира/дешифратора, розрядні шини підключені до ведена на Фіг.1 схема, що містить числові шини входів підсилювачів зчитування та до виходів роз1.1... 1.m, де m ³ 2, розрядні шини 2.1... 2.n, де рядних ключів, новим є те, що він містить два клюn ³ 2, матрицю mn сегнетоелектричних запам'яточі-дільники та схему затримки, виходи якої підклювуючих конденсаторів 3.1.1 ... 3.m.n, підсилювачі чено до входів ключів-дільників, вихід першого зчитування 4, числові ключі 5, розрядні ключі 6, ключа-дільника з'єднано з числовими ключами, контролер/дешифратор 7, перший ключ-дільник 8, вихід др угого ключа-дільника з'єднано з розряднидругий ключ-дільник 9, схему затримки 10, шину ми ключами, вхід схеми затримки з'єднано з контвводу-виводу даних 11. Причому, кожен сегнеторолером/дешифратором. електричний запам'ятовуючий конденсатор 3.1.1 ... Введення в сегнетоелектричний запам'ятову3.m.n включений між числовою 1.1 ... 1.m та розючий пристрій двох ключів-дільників та схеми зарядною 2.1 ... 2.n шинами, числові шини 1.1 ... 1.m тримки дозволяє при запису інформації подавати підключені до виходів числових ключів 5, входи на невибрані числові шини четверту частину наяких зв'язані з виходами 7.1 ... 7.m контролепруги поляризації, на невибрані розрядні шини ра/дешифратора 7, розрядні шини 2.1 ... 2.n підполовину напруги поляризації, на вибрану числову ключені до входів підсилювачів зчитування 4 та до шину - повн у напругу поляризації і, крім того, навиходів розрядних ключів 6, входи яких порозрядпруги на шини матриці подавати послідовно в поно з'єднані з виходами підсилювачів зчитування 4 і рядку зростання їх амплітуди, а знімати в зворотутворюють шину вводу-виводу даних 11, виходи ному порядку. При цьому, по-перше, різниця 10.2 та 10.3 схеми затримки 10 підключено до вхонапруг між невибраними числовими і розрядними дів ключів-дільників 8 та 9, вихід 8.1 першого клюшинами, тобто на всіх невибраних запам'ятовуюча-дільника 8 з'єднано з числовими ключами 5, чих конденсаторах, буде складати лише четверту вихід 9.1 др угого ключа-дільника 9 з'єднано з розчастину напруги поляризації, що зменшує часткову рядними ключами 6, вхід 10.1 схеми затримки 10 деполяризацію запам'ятовуючи х конденсаторів. з'єднано з виходом 12 контролера/дешифратора По-друге, різниця напруг між вибраною числовою і 7, управляючі ви ходи 13 якого з'єднані відповідно з невибраними розрядними шинами, тобто на всіх 5 37367 6 підсилювачами зчитування 4, числовими ключами вихід 10.3 затримує (період t1-t2) включення ключа5 та розрядними ключами 6. дільника 9, що формує половину напруги поляриСегнетоелектричний запам'ятовуючий призації UП/2, і затримує (період t4-t5) його виключенстрій може бути виконано у вигляді напівпровідниня. Відповідно до сигналів контролекової МДН-структури з шаром тонкої сегнетоелекра/дешифратора 7 числові ключі 5 формують тричної плівки, наприклад, цирконату-титанату напругу поляризації UП (період t3-t4) на вибраній свинцю. Ма триця mn сегнетоелектричних запам'я числовій шині, наприклад, 1.1, четверту частину товуючи х конденсаторів 3.1.1... 3.m.n може бути напруги поляризації UП/4 (період t1-t6) на всіх невиконана у вигляді металізованих полосок числовибраних числових шинах 1.2 ... 1.m. В той же час, вих та розрядних шин, розміщених ортогонально з відповідно до коду числа, що подається з шини різних сторін тонкої сегнетоелектричної плівки. вводу-виводу даних 11 на входи розрядних ключів, Область сегнетоелектричної плівки між числовою і розрядні ключі формують нульовий потенціал на розрядною шинами утворює сегнетоелектричний вибраних розрядних шинах, наприклад, 2.1, де запам'ятовуючий конденсатор, використовується записується "1" (період t1-t6) і половину напруги для запису, зберігання та зчитування інформації і поляризації UП/2 на невибраних розрядних шинах, може бути переполяризована в стан +Рr або –Рr. наприклад, 2.1 ... 2.n, де записується "0". В реСегнетоелектричний енергонезалежний запазультаті, різниця напруг на вибраних сегнетоелекм'ятовуючий пристрій працює наступним чином. тричних запам'ятовуючи х конденсаторах 3.1.1 буРозглянемо три режими роботи: зчитування, запис де дорівнювати напрузі поляризації UП, під дією та зберігання інформації (див. Фіг.1, Фі г.2). якої вектор залишкової поляризації сегнетоелектВ режимі зчитування інформації, відповідно до ричної плівки буде орієнтовано в стан –Рr , що відкоду адресу А та си гналів управління R/W, що поповідає "1". Різниця напруг між вибраною числоступають на вхід пристрою, контровою 1.1 і невибраними розрядними 2.1 ... 2.n лер/дешифратор 7 формує сигнали вибору на вишинами, тобто на всіх напіввибраних запам'ятоходах 7.1 ... 7.m та управляючі сигнали на виходах вуючих конденсаторах 3.1.2 ... 3.1.n, внаслідок 13. Відповідно до цих сигналів (період t0-t1) числові затримки (період t4–t5) зняття половинної напруги ключі формують нульовий потенціал на вибраній поляризації на невибраних розрядних шинах, буде числовій шині, наприклад, 1.1, напругу поляризації складати додатню (період t3-t4) та від'ємну (період UП (період t0-t1) на всі х невибраних числових шиt4-t 5) амплітуди половинної напруги поляризації нах 1.2 ... 1.m. В той же час розрядні ключі форUП/2, змінюючи поляризацію сегнетоелектричної мують напругу поляризації UП на всіх розрядних плівки за частковим циклом петлі діелектричного шинах 2.1 ... 2.n. В результаті, різниця напруг на гістерезису в прямому та зворотному напрямку, всіх невибраних сегнетоелектричних запам'ятовущо в результаті не приводить до деполяризації ючих конденсаторах 3.2.1... 3.m.n буде дорівнюванапіввибраних запам'ятовуючи х конденсаторів, і ти нулю і їх поляризація не зміниться. Але на сегвони залишаються в стані +Рr, що відповідає "0". нетоелектричні запам'ятовуючі конденсатори 3.1.1 Таким чином, інформація з шини вводу-виводу ... 3.1.n вибраного числа буде діяти повна напруга даних 11 буде записана в сегнетоелектричні запаполяризації UП, під дією якої залишкову поляризам'ятовуючі конденсатори 3.1.1 ... 3.1.n за вибрацію запам'ятовуючи х конденсаторів, наприклад, ною адресою. Крім того, внаслідок затримки сиг3.1.1, що були в стані "1", переводять в стан "0". налів на виходах схеми затримки 10 (див. Фіг.2) При цьому, заряд переполяризації 2Рr=+Рr-(-Рr) напруги на шини матриці подавались послідовно в виділиться через розрядні шини, наприклад, 2.1 на порядку зростання їх амплітуди - спочатку UП/4 входа х підсилювачів зчитування 4, які надійно (момент t1), потім UП/2 (момент t2), далі UП (момент розпізнають наявність заряду переполяризації як t2), і знімались в зворотному порядку - спочатку UП зчитану інформацію і передають її на шину вводу(момент t4) потім UП /2 (момент t5), далі UП/4 (мовиводу даних. Однак, в результаті такту зчитуванмент t6). При цьому, різниця напруг між невибраня всі запам'ятовуючі конденсатори вибраного ними числовими 1.2 ... 1.m і розрядними 2.1 ... 2.n числа будуть переведені в стан "0", і, таким чином, шинами, тобто на всіх невибраних запам'ятовуюінформація буде стерта. Для збереження інфорчих конденсаторах 3.2.1 ... 3.m.n, буде складати мації здійснюють такт запису, тобто ті запам'ятолише четверту частину напруги запису UП/4, що вуючі конденсатори, де до зчитування була запизменшує часткову деполяризацію невибраних засана інформація "1", переполяризовують знову в пам'ятовуючи х конденсаторів, підвищує надійність стан – Рr. Крім того, режим зчитування є одночассегнетоелектричного запам'ятовуючого пристрою но режимом стирання перед записом нової інфорпри запису інформації і розширює його діапазон мації. робочих температур в межах від - 40°С до + 85°С. В режимі запису інформації, відповідно до коВ режимі зберігання інформації (період t>t6) за ду адресу А та сигналів управління R/W, що посигналами контролера/дешифратора 7 числові ступають на вхід пристрою, контроключі 5 та розрядні ключі 6 формують на всіх числер/дешифратор 7 формує сигнали вибору на лових і всі х розрядних шинах н ульовий потенціал. виходах 7.1 ... 7.m, сигнал запису (період t1-t4) на При цьому, встановлена в режимі запису інфорвиході 12 та управляючі сигнали на виходах 13. За мації залишкова поляризація сегнетоелектричної сигналом запису на вході 10.1 схема затримки 10 плівки запам'ятовуючих конденсаторів буде зберічерез вихід 10.2 включає ключ-дільник 8, що форгатись завдяки внутрішній кристалічній структурі мує четверту частину напруги поляризації UП/4, і сегнетоелектрика, в тому числі, і при вимкненні затримує (період t4–t6) його виключення, через джерела живлення. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 37367 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601